原油码头管道输送水击问题的研究与分析

管道的水击分析与计算学生姓名：某某专业：过程装备与控制工程班级：过控0704指导教师：某某2010年10月10日目录摘要 (3)关键词 (3)Ⅰ水击的产生 (3)Ⅱ水击保护方法 (3)一.增强保护 (3)二.超前保护 (3)三.泄放保护 (3)Ⅲ管道的水击分析 (4)一.水击对输油管道造成的主要危害 (4)二.管道分析的目的 (4)三.管道分析所需要的基本数 (4)四.管道分析取得的成 (4)Ⅳ水击控制及保护设施 (5)一.泄压阀 (5)二.调节阀 (6)Ⅴ水击计算 (7)一.水击波的压力增加 (7)二.水击波的传输速度和水击压强 (7)Ⅵ防止水击的措施 (9)一.增加防止水击设备 (9)二.建立安全操作体系 (10)Ⅶ结语 (10)参考文献 (11)管道的水击分析与计算摘要：输油管道的密闭流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线的某一点流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。

该压力脉动从扰动点沿管道上下游传播，引起管道的瞬变流动进而引起的压力波动称为水击。

它引起管内压强上升，轻则噪音与振动，重则超过管内原有正常压强的几十倍甚至上百倍，以致超过了管壁材料的允许应力，造成管道和管件的变形甚至破裂。

因此，了解水击现象的发生、发展过程和计算，对削弱水击所产生的危害是十分必要的。

现代大型计算机的广泛应用，对输油管道的水击分析利用专门编制的程序进行，使得在防护方面取得了理想的经济和社会效益。

关键词：水击；水击防护；瞬变流动；防护系统；水击计算Ⅰ水击的产生管道中液体的运动状态突然改变的情况下发生（如阀门的突然关闭或突然开启，水泵的突然启动或停止，水轮机或液压油缸突然变化负载等）。

由于流速突然发生迅速变化，结果由于流体惯性，必然引起管内压强的剧烈波动，即压强的突然上升与突然下降，并在整个管长范围内传播。

压强突变使管壁产生振动，并伴有似锤之声，故将这种现象称为管内水击现象。

现代输油管道的密闭输油流程使管道全线成为一个水力系统，管道沿线某一点的流动参数变化会在管内产生瞬变压力脉动。

ＣＨＥＭＩＣＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＤＥＳＩＧＮ化工设计２０２１，３１（１）液体输送管道水击现象的产生及防控雷鸣远 北京石油化工工程有限公司西安分公司　西安　７１００７５摘要　本文简要介绍压力液体输送管道发生水击现象的原因，以及可能导致的后果。

揭示管道水击计算方法和影响因素，并且基于设计层面阐述避免水击现象发生的有效措施。

关键词　压力管道　水击现象　防控措施雷鸣远：工程师。

２０１１年毕业于西安交通大学热能动力专业。

现在从事火电厂热力系统设计工作。

联系电话：１５３１９７５４１７５，Ｅ－ｍａｉ：１５３１９７５４１７５＠１６３ ｃｏｍ。

在实际工程中，带压液体输送管道作为压力管道的一个类型，是电力、化工、钢铁、水泥等行业工艺流程中不可或缺的重要部分之一。

在有压液体管道实际运行中，由于阀门快速开闭、泵启停、气体混入、流体相变等因素，造成管内液体流速发生激变，因此流体动能随之也发生激变，这种激变导致管内产生“压力波”，以接近音速的传播速度在管内流速发生突变的界面之间来回折返，从而在瞬间造成管内压力的急剧波动，对管道、阀门、连接件以及设备产生短暂且巨大的力学冲击，这种现象被称为水击现象。

使管道压力升高的水击现象叫做正水击，使管道压力降低的水击现象叫做负水击。

其破坏程度足以造成管道破裂或瘪塌、附件损坏、部件疲劳寿命缩短、环境噪音等危害。

１　水击现象的几个过程水击现象既然是一种“压力波”，那么利用波的传播速度求出特征时间，就可将水击问题按照时间划分，便于对此问题展开研究。

另外，讨论水击现象时，必须考虑水的压缩性和管壁的弹性，这是产生水击现象的基本条件［１］。

假设某压力源头（如水泵、水箱、水池等）压力值恒定为Ｐ０，有一长度Ｌ、内壁光滑、材质均匀的出水管道，管道设置一个阀门作为控制水流的开关。

阀门开启时管内流速为Ｖ０，当Ｂ点阀门突然快速关闭之后，管内产生水击“压力波”，波速为ａ，按照时间划分，有以下４个典型过程：（１）ｔ＝０～Ｌａ。

成品油输送管道水击计算分析以及措施摘要：成品油长输管道启输或运行过程中，各类操作导致发生水击现象，引起管道区部超压、液柱分离等现象。

介绍输油管道水击发生的原因，计算分析华南管道压力异常上涨，验证管道发生水击详细情况。

分析管道水击预防措施，自动泄压、水击超前保护，提出各类工况优化。

关键词：成品油输油管道；水击计算分析；水击防护措施.管道水击产生原因和计算.成品油输送过程中，因流量变化、中间站启停下载、泵切换等情况，会使整个水力系统由一个稳定状态过渡到另一个稳定状态。

油品在管道因原有的流体惯性，在工况变化的过程中，液体流速发生改变引起的压力瞬变的过程中，进行能量转换，由原有的动能转变为压能，这就称为水击。

根据茹科夫斯基公式，由于液流速度的瞬时变化所引起的水击压力变化为P=ρa(v0-v)，式中ρ为液体密度，kg/m³；a为水击波在该管道中的传播速度，m/s；v0—正常输油时液体流速，m/s;v—突然改变后的液体流速，m/s；管道流速计算公式为v=，式中Q为管道内瞬时流量m³/s；R为管道内径 m。

压力波在管道传播速度取决于管壁的弹性和液体的压缩性，其关系为a=,式中E为管材弹性模量，Pa;D为管道内径，m；δ为管壁厚度，m；K为液体的体积弹性系数，Pa;对于一般的钢质管道，压力波在油品中的传播速度大约为1000~1200m/s。

二、成品油输送管道水击分析.管道不满流产生水击现象分析.输油管道启输时，管内油品由静态转变成动态，输油泵启动时，可作为油品状态变化瞬间。

当管道满流的情况下，管内油品因流体惯性，输油泵对油品进行均匀做功，此时油品流速变化小且管道内各处流速相等。

若管道内存有气体，当输油泵对油品做功时，因输油泵出口的气体惯性小，经由输油泵输出的油品速度提升快，同时对管内气体进行压缩，导致管道内油品流速不一致且不可控。

此时管道内油品部分流速快，部分流速慢，当流速不一的油品接触后，两股油品流速发生变化，引起压力瞬变，从而产生水击。

输油管道水击与防护摘要：长距离输油管道密闭输送时，输送过程中各节点的流速和压力均随着时间的变化而变化，运行操作过程中阀门突然开启、关闭及泵机组发生故障等，均会使流体的运行状态发生瞬时变化，易引起水击，导致管道内产生局部超压、液柱分离及泵汽蚀等危害。

研究输油管道瞬时水击压力变化的产生原因，分析水击压力对运行工艺设施的影响，采取措施防止或减小水击危害，对输油管道的安全运行有着重要意义。

鉴于此，本文对输油管道水击进行了分析，并提出相应防护措施，为输油管道的安全运行提供了参考。

关键词：输油管道；密闭输送；水击；水击危害；水击保护引言“密闭输送”的输油系统权限是一个统一的水力系统，前站的剩余压力可以为下站所利用。

当全线密闭的管道系统正常调节出现故障，引起输油工况变化时，会在管内产生水击压力波沿管道向上、下游传播。

如果这种压力波造成管道工作压力超过允许值（高压或低压），如出现非正常停泵、误关阀、停电、着火事故等均会引起水击现象发生。

例如：在输油过程中，如果遇到输油泵站突然停电引起泵机组停运或进出站阀门误操作关闭的工况时，事故泵站会对上游管道传递增压波，使上游管道压力上升，严重时可致管道损坏甚至爆裂[1-3]。

1水击的产生当由于某种原因引起管路中流速突然变化时，例如快速开关阀门、停泵或突然断电，都会引起管内压力相应地发生突然变化，突然变化的压力成为水击压力。

由于液体及管壁的弹性作用，水击压力以压力波的形式在管内迅速传播，当压力波的波面通过管路时，造成管路的振动并产生一种声音，犹如冲击钻工作时产生的声音或用锤子敲击管路时发出的噪音，称之为水击，亦称为水锤。

水击是指液体流速改变引起的压力瞬变过程，实际上是一种能量转换。

2水击特点（1）水击波反射的间隔时间比较长。

长输管道的泵站间距一般都在几十、上百公里，以水击波传播速度为1000m/s估算，某站发生的水击波要经过约几十、上百秒才能传到相邻的泵站，然后再发生反射，所以反射的间隔时间比较长。